[發明專利]干熱巖化學壓裂液

有效

• 申請號: 201310664831.4
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103627382A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 那金;許天福;吳永東;鮑新華;馮波;魏銘聰
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68;C07F9/38
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王立文

技術領域：

本發明涉及一種干熱巖開發增強地熱系統熱儲層改造技術，特別是涉及到地熱井解堵處理工藝中使用的化學壓裂液。

背景技術：

地熱資源由于其清潔可再生性和空間分布的廣泛性，已成為世界各國重點研究開發的可再生清潔能源，主要分為水熱型和干熱巖型。世界目前開采和利用地熱資源主要是水熱型地熱。干熱巖是一種沒有水或蒸汽的熱巖體，主要是各種變質巖或結晶巖類巖體。干熱巖普遍埋藏于距地表3—10km的深處，其溫度范圍很廣，在150—650℃之間。現階段，干熱巖地熱資源是專指埋深較淺、溫度較高、有開發經濟價值的熱巖體，保守估計地殼中干熱巖（3—10km深處）所蘊含的能量相當于全球所有石油、天然氣和煤炭所蘊藏能量的30倍。增強型地熱系統（Enhanced?Geothermal?Systems，EGS）是采用人工形成地熱儲層的方法，從低滲透性巖體中經濟地采出深層熱能的人工地熱系統，即從干熱巖中開發地熱的工程。通過注入井注水在地下實現循環，進入人工產生的、張開的聯通裂隙帶，水與巖體接觸被加熱，然后通過生產井返回地面，形成一個閉式回路。

在EGS的實際工程中，經常會遇到生產井（或注入井）和人工地熱儲層裂隙網絡孔隙度、滲透度較低、水力聯系較差等問題，使得載熱流體的提取量（或注入量）有限，無法滿足EGS的產能需求。為了拓展裂隙網絡，增大水與巖樣接觸面積，通常利用EGS化學刺激，即以低于地層破裂壓力的注入壓力向井附近熱儲層裂隙注入化學壓裂液，依靠化學溶蝕作用使礦物溶解來增加地層的滲透性。目前化學壓裂技術已經成為國外EGS工程增產的重要手段。

土酸是目前EGS工程采用的主要化學壓裂液，其化學組分為氫氟酸（HF）和鹽酸。目前HF是用于溶解砂巖地層中含硅物質最有效的普通礦物酸；而工作液中的鹽酸一般只溶解熱儲層中的碳酸鹽礦物，并起維持低pH值的作用。由于土酸對地層所有礦物都具有一定的溶蝕性，并且其價格低廉可以大規模推廣。但在熱儲層的高溫環境下，土酸和巖體礦物反應速度甚快，在注入處附近消失殆盡，無法對熱儲層進行深部穿透；其次，HF和巖體礦物的反應會產生硅酸及偏硅酸鹽、氟化物等沉淀物，能堵塞裂隙通道，從而顯著影響熱儲層的滲透率；再次，土酸的溶蝕性較強，對井、套管柱等腐蝕較為嚴重。因此，需要一種新型化學壓裂液解決以上生產問題。

發明內容：

本發明的目的就在于針對上述現有技術的不足，提供一種干熱巖化學壓裂液。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

干熱巖化學壓裂液，其分子通式為：

式中n為2～3，CH₂P(=O)OH₂為膦酸酯，-CH₃是甲基，=CH₂是亞甲基，=OCH₂是亞甲氧基，≡CH是次甲基。

干熱巖化學壓裂液，按重量百分比其組分由下列原料制成：

氟硼酸(HBF₄)2%～8%，

多氨基多醚基亞甲基膦酸(PAPEMP)2.5%～10%，

水79～85.5%，

六水氯化鋁(AlCl₃·6H₂O)3%～10%，

干熱巖化學壓裂液的制備方法，按質量百分比依次將：氟硼酸(HBF₄)2%～8%，多氨基多醚基亞甲基膦酸(PAPEMP)2.5%～10%，水79～85.5%和六水氯化鋁(AlCl₃·6H₂O)3%～10%混合制成干熱巖化學壓裂液。

多氨基多醚基亞甲基膦酸的合成：向裝有回流冷凝器、溫度計、恒壓滴液漏斗和磁力攪拌子的四口燒瓶中加入端氨基聚醚(聚合度n=2.6)4.62g、亞磷酸16.4g、去離子水7.5g。分多次加入5mL濃鹽酸，每次加入1至2ml。油浴加熱至105℃，不斷攪拌,回流冷凝時向燒瓶內加入3g甲醛溶液，確保滴加時間不少于50min，滴加完畢后，繼續回流3.5h，減壓蒸餾。

然后冷卻得淡黃色黏稠液體即為多氨基多醚基亞甲基膦酸，其分子通式為：